Шумановские резонансы это естественные электромагнитные колебания, возбуждающиеся в концентрической сферической полости, ограниченной поверхностью Земли и нижней ионосферой.
На возможность возникновения глобальных резонансов впервые указал Шуман в 1952 г. Он рассчитал спектр собственных частот сферического резонатора Земля-ионосфера в предположении идеальной проводимости его стенок и отметил, что источником волн являются грозовые разряды, которых на земном шаре наблюдается порядка 100 в каждую секунду. Такой резонатор характеризуется двумя геометрическими параметрами — радиусом Земли и высотой ионосферы. С учетом конечной проводимости стенок и влияния магнитного поля Земли значения резонансных частот несколько изменяются и, как показали многочисленные наблюдения, отмечаются на частотах порядка 8, 14, 20, и 26 Гц. Шумановские резонансы — это стабильные, достаточно длительные, глобальные колебания, представляющие собой типичный естественный дневной фон биосферы.
Интерес к этим колебаниям обусловлен тем, что их частоты попадают в диапазон собственных колебаний биотоков мозга: альфа-ритма (8-13 Гц) и бета-ритма (13-30 Гц) и поэтому могут быть биологически значимыми. Такая идея развивается в работе недавно умершего биолога Нейла Черри .
Электромагнитная энергия шумановских резонансов связана главным образом с излучением вертикальных грозовых разрядов (разряды облако-земля и внутриоблачные разряды). Молния представляет собой кратковременный электрический разряд, длина которого обычно составляет несколько км. В умеренных широтах высота грозового облака составляет 8-12 км, а в тропических районах наблюдаются грозовые облака, вершина которых достигает 20 км. Верхняя часть грозового облака несет, как правило, отрицательный электрический заряд, а нижняя — положительный. Молния обычно состоит из двух частей. Начинается она лидером, который движется вниз по пути наибольшей напряженности. После того, как лидер достигнет земли, происходит главный пробой промежутка облако-земля — возвратный разряд, движущийся вверх по ионизированному столбу с высокой скоростью (0.1-0.3 скорости света). Если при грозовом разряде промежуток облако-земля пробивается только один раз, то такой разряд называют коротким. Такие разряды наблюдаются относительно редко и составляют 15-20% всех вертикальных разрядов. Как правило. Возвратный разряд состоит из нескольких последовательных пробоев длительностью около 100 мкс со средним интервалом порядка 40 мкс. Средний пиковый ток каждого из пробоев составляет 20 кА. Энергия отдельных молний может сильно отличатся друг от друга. Не вся энергия молниевого разряда переходит в излучение. Большая часть её тратится на ионизацию и разогрев плазмы канала, часть идет на омические потери в земле, часть на возбуждение ударных звуковых волн (гром) и световых излучений.
Грозовые разряды тесно связаны с климатическими и погодными условиями. При одинаковых погодных условиях имеется ряд географических особенностей, благоприятных для концентрации грозовых разрядов, например, горные хребты, вытянутые определенным образом относительно направления господствующих ветров, широкие влажные речные долины, а также группы островов в океане. Области экстремально большой грозовой активности (свыше 2500 разрядов на 100 кв. км в год) называют мировыми грозовыми центрами. Для сравнения в областях повышенной грозовой активности, например, на юге Европы это число в среднем составляет 350-400. Выделяются следующие мировые центры гроз — Центральная Африка (4000-5000 разрядов на 100 кв. км в год), Южная и Центральная Америка (3000-3500 разрядов) и Юго-Восточная Азия (5000-5500 разрядов).
Neil Cherry развивает следующую гипотезу. Известно, что стабильность биологических (особенно циркадных) ритмов живых организмов во многом определяется мелатонин — серотонин (М С) балансом, который влияет на все функции и органы, включая кровяное давление, дыхательную, иммунную, сердечнососудистую и нервную системы. Мелатонин оказывает непосредственное влияние на иммунную систему благодаря наличию специфических клеточных рецепторов. …
Уменьшение мелотонина способствует развитию сердечно-сосудистых и неврологических заболеваний. Основным биологическим механизмом влияния солнечно-геомагнитной активности на живые организмы, по мнению Н.Черри, является детектирование мозгом шумановских резонансов, которые нелинейно взаимодействуют с осциллирующими в том же диапазоне частот ионами кальция в нейронах, изменяя уровень мелатонина и М С баланс.